Laboratoire de Neuro-Différenciation (NEDI)
Mise à jour :
Juin 2022
Les membres du laboratoire
Etudiant·e·s en thèse
Karolina Uwantege Kabayiza (étudiante en thèse)
Outre leur expression dans les motoneurones et dans les interneurones ventraux, les facteurs Onecut sont également présents dans des sous-populations d’interneurones situées dans les régions dorsales de la moelle en développement. Les objectifs de mon travail sont 1) de décrire l’expression des facteurs Onecut dans les interneurones dorsaux et de déterminer s’ils peuvent être utilisés pour distinguer de nouveaux sous-types parmi ces populations neuronales; 2) de déterminer si les facteurs Onecut jouent un rôle dans le développement de ces populations cellulaires (Kabayiza et al., 2017).
Les facteurs de transcription Onecut sont présents dans des sous-populations des quatre classes d’interneurones ventraux qui ont été identifiées dans la moelle épinière. On ne sait cependant pas quelles sont les caractéristiques particulières de ces sous-populations ni si les facteurs Onecut sont importants pour leur développement. L’objectif de mon travail est d’identifier les mécanismes contrôlés par les facteurs Onecut qui régulent la différenciation et la migration des interneurones médullaires ventraux au cours du développement (Harris et al., 2019).
Stéphanie Debrulle (étudiante en thèse)
Au cours de la locomotion, différentes populations neuronales localisées dans les régions ventrales de la moelle épinière sont mobilisées. Les motoneurones activent directement la contraction musculaire alors que différentes populations d’interneurones modulent et coordonnent l'activité des motoneurones. Des observations réalisées au laboratoire démontrent l'existence d’une nouvelle sous-population d’interneurones V2 caractérisée par l’expression d’un facteur de transcription qui lui est propre. Le but de mon projet de thèse est d’analyser le rôle de ce facteur dans le développement de cette nouvelle sous-population d'interneurones par des études en perte et en gain de fonction (Debrulle et al., 2020).
Gauhar Masgutova (étudiante en thèse)
Outre les motoneurones et les interneurones ventraux, les activateurs transcriptionnels de la famille Onecut sont également détectés de manière transitoire dans une partie des interneurones dorsaux ainsi que dans les neurones sensoriels des ganglions rachidiens dans la phase initiale de leur développement. L’objectif de ma thèse de doctorat est de poursuivre la caractérisation du rôle que jouent les facteurs Onecut dans le développement de ces deux populations neuronales et d’identifier leurs mécanismes d’action (Masgutova et al., 2019).
Mathilde Toch (étudiante en thèse)
Les facteurs de transcription Onecut contrôlent la diversification des motoneurones médullaires en régulant l’expression d’Isl1 (Roy et al., 2012). Cependant, d’autres mécanismes sont vraisemblablement impliqués dans ce processus. Pour les identifier, nous allons comparer le transcriptome de moelles sauvages et des moelles présentant une inactivation spécifique des 3 Onecut dans les motoneurones. Cette comparaison devrait nous permettre d’identifier de nouvelles cibles en aval des facteurs Onecut dans les motoneurones médullaires (Toch et al., 2020) et de nouveaux mécanismes impliqués dans le développement de ces cellules (Toch & Clotman, 2019).
Responsable du laboratoire
Je m’intéresse aux mécanismes cellulaires et moléculaires qui régulent la différenciation et la migration neuronale au cours du développement embryonnaire et dans des situations lésionnelles ou pathologiques, et à l’identification de méthodes permettant de contrôler ces processus de différenciation in vitro ou in vivo. Le but ultime de notre travail est de générer des outils efficaces pour le traitement médicamenteux ou la thérapie cellulaire des lésions et des pathologies du système nerveux central.
Différentes données du laboratoire et de la littérature suggèrent que le développement des populations neuronales qui constituent les circuits moteurs de la moelle épinière est coordonné par des mécanismes extrinsèques impliquant des communications moléculaires entre ces cellules. En utilisant des mutants conditionnels pour les facteurs Onecut, je vais tenter d’identifier les mécanismes extrinsèques dans lesquels ces facteurs de transcription sont potentiellement impliqués.
Les interneurons ventraux de la moelle épinière contribuent au contrôle de la locomotion et forment des populations hautement hétérogènes en termes de propriétés moléculaires, électrophysiologiques et fonctionnelles. Au cours du développement, quatre populations cardinales d’interneurones ventraux sont générées et se différencient ensuite en de multiples sous-populations dont les fonctions spécifiques restent en partie inconnues. Mon projet se focalise sur la construction de nouveaux outils transgéniques qui permettront de caractériser la descendance, les caractéristiques fonctionnelles et le rôle de sous-populations d’interneurones V2 dans les circuits médullaires (Baudouin et al., 2021).
Les interneurones ventraux de la moelle épinière jouent un rôle essentiel dans la coordination de l’activité des motoneurones. Des observations réalisées dans notre laboratoire suggèrent que le développement de ces interneurones pourrait être régulé de façon extrinsèque, et que ce processus pourrait être contrôlé par les facteurs de transcription Onecut. L’objectif principal de mon travail est d’identifier des mécanismes extrinsèques qui contribuent à la différenciation des interneurones médullaires ventraux (Francius et al., 2016).
Maria Hidalgo Figueroa (postdoc)
Les facteurs de transcription Onecut sont présents dans chaque population d’interneurones ventraux au cours du développement de la moelle épinière. L’objectif de mon mémoire de Master est de caractériser la distribution de ces facteurs dans les sous-populations d’interneurones ventraux, et de déterminer les rôles que ces facteurs exercent dans le développement de ces cellules.
Amandine Colin (étudiante en Master)
Les facteurs Onecut sont présents dans de nombreuses populations neuronales au cours du développement. L’inactivation d’Hnf6 cause des défauts locomoteurs caractérisés par une parésie transitoire des membres postérieurs. Je m’intéresse aux mécanismes tardifs par lesquels HNF-6 contribue à la formation des circuits locomoteurs. D’une part, j’étudie les rôles d’HNF-6 dans la formation des jonctions neuro-musculaires. D’autre part, j’analyse l’expression et la fonction des facteurs Onecut durant la période post-natale du développement du cervelet.
Emilie Audouard (étudiante en thèse)
Comprendre comment les réseaux neuronaux qui contrôlent la posture et le mouvement sont générés dans la moelle épinière embryonnaire constitue un défi particulièrement excitant pour les neurobiologistes du développement. J’étudie les rôles des facteurs de transcription Onecut au cours de la différenciation des motoneurones et des interneurones dans la moelle ventrale, en utilisant des techniques d’immunomarquages, d’analyses en perte de fonction d’embryons doubles knockout Hnf6/Oc2 et en gain de fonction par électroporation de moelle d’embryons de poulet.
Cédric Francius (postdoc)
Au cours de mon mémoire de Master, j’étudie l’expression et les rôles de Hes2, un répresseur transcriptionnel atypique au sein de la famille Hes, dans le développement des interneurones ventraux de la moelle épinière. L’expression de Hes2 sera caractérisée par hybridation in situ et détection de la beta-galactosidase dans des embryons Hes2-LacZ. Les rôles de Hes2 seront étudiés en perte de fonction chez des embryons de souris Hes2-/- et en gain de fonction par électroporation de la moelle d’embryons de poulet.
Guillaume Courtoy (étudiant en Master)
J’ai étudié les rôles des facteurs de transcription Onecut au cours de la différenciation des motoneurones médullaires. J’ai montré que les Onecut sont nécessaire pour maintenir l’expression d’Isl1 dans les motoneurones immatures. L’absence des Onecut et d’Isl1 entraîne la production d’un nombre excessif de motoneurones viscéraux au détriment des motoneurones somatique, et la conversion de la LMCm en LMCl. J’ai par ailleurs découvert que Sip1 est un régulateur du développement des motoneurones viscéraux. Ces études ont permis de proposer un modèle cohérent du contrôle de la différenciation et de la diversification des motoneurones médullaires.
Agnès Roy (étudiante en thèse)
Mon projet concerne les rôles des facteurs de transcription Onecut dans le développement de l’encéphale, et plus précisément de certaines populations cholaminergiques dont le développement est affecté chez les embryons double knock-out Hnf6/Oc2: le noyau dopaminergique A13 et le Locus Coeruleus, noradrénergique. Je m’intéresse particulièrement au dialogue moléculaire qui semble s’établir entre le Locus Coeruleus et une population adjacente qui est également affectée chez ces mutants, le noyau mésencéphalique du trijumeau.
Agnès Espana (étudiante en thèse)
Dans la moelle épinière embryonnaire, les facteurs de transcription Onecut sont présents dans les motoneurones et dans les interneurones ventraux et dorsaux, et contrôlent leur diversification et leur migration. Cependant, diverses observations réalisées dans notre laboratoire démontrent qu'ils régulent le développement de certaines populations ventrales de façon non cellule-autonome. Le but de mon projet est d'identifier des molécules qui participent à ce mécanisme non cellule-autonome et de déterminer leur contribution au développement des interneurones et à la formation des circuits locomoteurs de la moelle épinière.
La locomotion est contrôlée par des réseaux complexes de neurones constitués de motoneurones et d'interneurones interagissant entre eux. Les mécanismes permettant la mise en place de ces circuit au cours du développement embryonnaire sont très précisément régulés. Une expérience de traçage de lignée des interneurones V2 nous a permis d'identifier différents gènes exprimés dans cette population. Parmi ceux-ci se trouvent les facteurs de transcription Lhx4 et Arid3. Dans le cadre de ma thèse, j'étudie la distribution et les rôles de Lhx4 (Renaux et al., 2024) et Arid3c dans la différenciation des populations ventrales de la moelle épinière.
Alexia Clavier (étudiante en Master)
Les facteurs de transcription Onecut contrôlent la différenciation des motoneurones médullaires. Cependant, les gènes controllés par les Onecut dans ce processus restent largement inconnus. Sur base d'une expérience de séquençage de l'ARN où nous avons comparé le transcriptome de motoneurones sauvages ou dépourvus de facteurs Onecut, je vais étudier l'expression et la fonction potentielle de gènes régulés par les Onecut durant le développement des motoneurones.
Chercheuse post-doctorante
Des travaux du laboratoire ont montré que des signaux produits par les motoneurones médullaires régulent la différenciation des interneurones de la moelle épinière. Par ailleurs, on soupçonne les interneurones de contribuer au processus régénératif après une lésion de la moelle adulte, en réorganisant les circuits au site de la lésion pour restaurer les fonctions altérées (Dominguez-Bajo and Clotman, 2024). Prenant ces deux observations en compte, je fais l'hypothèse que des processus cellules-autonomes ou non cellules-autonomes pourraient être réactivés après lésion de la moelle. Donc, l'étude des molécules impliquées dans ces processus à des stades précoces du développement pourrait ouvrir la voie à l'utilisation thérapeutique de certaines d'entre elles après une lésion médullaire.
Etudiante en Master
Bien que de nombreuses études démontrent leur implication dans la pathologie, la contribution des interneurones médullaires à l'initiation et à la progression de la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) restent méconnue (Goffin et al., 2024). Durant ma thèse, j'étudie la participation des interneurones V0c et V2 à l'initiation et à la progression de la SLA dans un modèle murin de délétion de SOD1 et dans un modèle d'expression forcée de TARDBP. Cette étude devrait permettre de déterminer si les V0c et les V2 contribuent à l'apparition des symptômes ou à la progression de la maladie.
Charlotte Baudouin (étudiante en thèse)
Les circuits locomoteurs localisés dans la partie ventrale de la moelle épinière sont constitués de motoneurones et de multiples interneurones pré-moteurs. Plusieurs expériences menées chez la souris démontrent l’existence de populations neuronales supplémentaires qui restent à caractériser. Le laboratoire d’accueil a récemment découvert que le facteur de transcription Vsx1 est exprimé de façon transitoire dans tous les précurseurs d’interneurones médullaires V2 (Francius et al., 2016). Je vais utiliser une lignée de souris transgénique Vsx1-CreERT2 (Baudouin et al., 2021) pour compléter notre connaissance des interneurones médullaires V2.
Vincent Rucchin (technologue de laboratoire)
J’apporte un soutien technique à différents projets qui concernent les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans la différenciation, la diversification et la migration des motoneurones et des interneurones de la moelle épinière. De plus, je suis en charge de plusieurs tâches logistiques au sein du laboratoire, dont la gestion des stocks, des commandes, des collections de réactifs biologiques (plasmides, sondes, anticorps, etc.) et des bases de données.
Alumni
Guillaume Van Lint (étudiant en Master)
Damien Lemoine (postdoc)
Benoit Derneden (étudiant en Master)
Audrey Harris (étudiante en thèse)
Morgane Bozet (étudiante en Master)
Barbara Pelosi (postdoc)
Bien que de nombreuses études démontrent leur implication dans la pathologie, la contribution des interneurones médullaires à l'initiation et à la progression de la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) restent méconnue (Goffin et al., 2024). Dans ce projet, j'ai entamé l'étude de la participation des interneurones V2 à l'initiation et à la progression de la SLA dans un modèle murin de délétion de SOD1. Cette étude devrait permettre de déterminer si les V0c et les V2 contribuent à l'apparition des symptômes ou à la progression de la maladie.
La contribution des interneurones médullaires à la récupération fonctionnelle après lésion de la moelle épinière reste mal caractérisée (Dominguez-Bajo and Clotman, 2024). Durant mon mémoire de Master, j'utilise un modèle murin de traçage de lignée des interneurones V2 pour caractériser leur réorganisation après contusion de la moelle adulte. Mes observations suggèrent une réorganisation significative de leurs projections axonales après lésion.
Les populations cardinales d'interneurones de la moelle épinière ont été abondamment étudiées. Cependant, leur subdivision en entités fonctionnelles plus petites et leur lien avec les populations adultes restent très mal décrits. En utilisant une approche de "single-cell RNA sequencing" et un modèle de traçage de lignée des interneurones V2 (Baudouin et al., 2021), je vais décrire les sous-populations embryonnaires des interneurones V2 et établir leur destinée dans la moelle épinière adulte.
Les facteurs de transcription Onecut sont des régulateurs clés de la diversification, de la migration et de la maintenance de l'identité des neurones de la moelle épinière en développement. Ils exercent ces fonctions au travers de mécanismes "cellule autonomes" (intrinsèques) ou "non-cellule autonomes" (extrinsèques). Etant des homéoprotéines, les facteurs Onecut pourraient voyager entre cellules dans le SNC embryonnaire. Le but de mon projet de thèse est de caractériser le transfert des protéines Onecut dans des modèles cellulaires ou animaux et de déterminer la contribution de ce mécanisme au développement de la moelle épinière.
Les facteurs de transcription Onecut sont des régulateurs clés de la diversification, de la migration et de la maintenance de l'identité des neurones de la moelle épinière en développement. Ils exercent ces fonctions au travers de mécanismes "cellule autonomes" (intrinsèques) ou "non-cellule autonomes" (extrinsèques). Etant des homéoprotéines, les facteurs Onecut pourraient voyager entre cellules dans le SNC embryonnaire. Durant mon mémoire de Master, je vais étudier le transfert des protéines Onecut entre cellules Neuro2a cultivées in vitro et déterminer la contribution des séquences SEC et PEN de Onecut1 dans ce transfert.
La diversité des populations d'interneurones dans la moelle épinière adulte reste mal caractérisée. Sur base d'informations publiées et de résultats de single-cell RNA sequencing que je ré-analyserai, je vais tenter d'identifier des marqueurs spécifiques de sous-populations d'interneurones V2 chez l'adulte. Après validation, ces marqueurs seront utilisés pour mieux caractériser ces sous-populations après lésion de la moelle épinière adulte ou au cours de maladies neuro-dégénératives comme la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA).
